Беспилотная экспериментальная авиационная платформа для решения учебных, научных и технологических задач при создании робототехнических систем народнохозяйственного и специального назначения
Публикации - журнал Инфосфера
http://infosfera.sfo.ru/articles.php?cat_id=25&id=560
Развитие телекоммуникаций, нанотехнологий, микроэлектроники, телеуправления, цифровых и логических схем, искусственного интеллекта позволяют успешно развиваться новому инновационному направлению: дистанционно — и автономно управляемым устройствам — так называемым беспилотным аппаратам (БПА). К ним относятся аппараты, выполняющие различные научные и производственные задачи в воздухе и околоземном пространстве, на поверхности земли и под землей, в различных водных акваториях. В силу своих особенностей эти устройства находят широкое применение в различных отраслях деятельности, там, где непосредственное управление человеком опасно для жизни или дорого.
Наибольшее распространение среди БПА получили летательные аппараты типа самолетов, вертолетов, и иных аэродинамических схем. Они используются в военных и гражданских целях для разведки, контроля территории, охраны границ, поиска неисправностей на протяженных линиях электропередач и нефтегазопроводов, регистрации лесных пожаров и незаконных порубок, охраны водных просторов и во многих других сферах деятельности общества. Способность БПЛА долго находится в полете на большой высоте позволяет использовать его как ретранслятор радиосигналов, дополняя возможности наземных и спутниковых систем, а также использовать БПЛА как аварийный узел связи при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Разработка, проектирование и изготовление БПЛА, как новое наукоемкое и высокотехнологическое инновационное направление стало главным в деятельности студенческого конструкторского бюро Сибирского университета телекоммуникаций и информатики. Решать эти задачи можно в сотрудничестве с профильными кафедрами университета, опираясь на высококвалифицированный профессорско-преподавательский состав вуза.
В студенческом конструкторском бюро были разработаны и спроектированы летающие платформы двух аэродинамических схем для реализации программы БПА — одна традиционная самолетная, другая — оригинальной аэродинамической схемы с кольцевым крылом — «летающая тарелка». Экспериментальный беспилотный самолет традиционной аэродинамической схемы уже построен.
Целью разработок СКБ являются:
Учебно-методические, позволяющие студентам и аспирантам овладевать навыками и умениями научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;
Учебно-научная — работа над инновационными проектами, каковыми являются разработки СКБ, позволяет студентам совершенствовать свои знания, полученные в вузе, совершать научные открытия и получать практические навыки по созданию аппаратуры;
Научные приложения:
Человечество вступило в эпоху постиндустриального развития, когда на первый план эффективности экономики той или иной страны выходят не количества выплавленной стали, тонны добытой нефти, угля и других природных ископаемых, а «прорывные» технологии в информационно-коммуникационной области. Без сомнения, в ближайшем будущем главным богатством любой страны мира будет обладание информационными ресурсами, контроль за их накоплением и распространением. Отсюда представляется особенно важным разработка и создание с помощью современных аппаратных и программных средств отечественной глобальной и региональной информационной решеток (ИР), с помощью которых органы власти, силовые структуры, иные заинтересованные организации будут иметь доступ к информационным ресурсам, проводить мониторинг территории, сбор и передачу данных. Такая ИР может быть использована как автономный пункт управления и связи отдельных территорий. В оборонных целях такая ИР способна отразить атаки возможного агрессора.
Демонстрационный экспериментальный беспилотный летательный аппарат (ДЭ БПЛА) предназначен для опытной проверки и испытаний различной телекоммуникационной и связной аппаратуры в условиях реального применения, а также для отработки систем телеуправления, ориентации, пилотирования и искусственного интеллекта. ДЭ БПЛА может служить базовой платформой для моделирования работы аппаратных комплексов конкретного назначения и как демонстратор их применения.
При разработке, проектировании и изготовлении БПЛА, оснащенного телекоммуникационной и связной аппаратурой, студенты имеют возможность выполнять курсовые и дипломные работы по темам кафедр, на практике проверяя теоретическую часть своей работы в практической деятельности СКБ.
Ученые и преподаватели профильных кафедр вуза имеют возможность проводить научные исследования, внедрять свои разработки при проектировании и изготовлении ДЭ БПЛА». Так, кафедра радиотехнических систем (научный руководитель темы к.т.н. И.И. Резван) занимается разработкой интеллектуальных систем ориентации в пространстве и на местности применительно к разработанному СКБ БПЛА. Широкое участие в НИОКР СКБ принимают и другие кафедры университета.
В проектировании, разработке и изготовлении БПЛА используются многие современные технологические решения. Так, например, в проекте планера, силовой установки, при изготовлении аппаратных и программных средств используются достижения нанотехнологий, фотовольтаики, композитных материалов. Особое значение имеет разработка программных средств управления и контроля телекоммуникационными системами работы летательного аппарата.
Идея заняться перспективными интеллектуальными системами робототехники, возникла с момента рождения студенческого конструкторского бюро. В самом деле, являясь структурным подразделением Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики, коллектив СКБ не мог не воспользоваться научным потенциалом одного из старейших вузов России. Как только был решен вопрос о размещении экспериментальной лаборатории, мы сразу приступили к воплощению идей в проект, рабочие чертежи. Все профильные кафедры университета в той или иной степени помогали и продолжают помогать нашему становлению и воплощению в готовый продукт нашей работы. В разные дни и месяцы в работе СКБ принимают участие десятки студентов и аспирантов вуза, несмотря на стесненность в помещениях. К февралю 2010 года беспилотный самолет, оснащенный аппаратурой дистанционного управления, видеокамерой с наземным комплексом отображения и записи информации, готов к полевым испытаниям. «На выходе» и БПЛА с нетрадиционной аэродинамической схемой («летающая тарелка»), полевые испытания которой запланированы на май 2010 года.
Система управления БПЛА имеет высокотехнологичное аппаратное и программное решение. В настоящее время используется радиоуправление, имеющееся в свободной продаже, в дальнейшем при решении задач конкретного заказчика, будет использоваться частотный радиоканал.
Аварийное спасение БПЛА обеспечивается с помощью автоматической парашютной системы. Срабатывание происходит через систему датчиков, либо по команде с земли.
Управление полетом и решение конкретных задач происходит с помощью оператора наземной станции управления БПЛА, которая представляет собой передвижной (на базе автомобиля) командный узел управления БПЛА, оборудованный каналами связи: пультом управления полетом, видеомонитором, процессором оператора, системой отображения информации и другими аппаратными и программными средствами управления полетом. Автономный режим выполнения целеуказаний представляет собой набор инструментов, навигационных приборов, систем датчиков, систем искусственного интеллекта и других аппаратных средств, предназначенных для обеспечения выполнения поставленных оператором задач.
При разработке, проектировании и изготовлении БПЛА, в отличие от зарубежных аналогов, учитывались суровые климатические условия, при которых будет осуществляться эксплуатация БПЛА. Для размещения аппаратуры предусматривается сменная гондола, позволяющая размещать аппаратуру различного веса, габаритов и назначения.
Конструкция и взлетный вес БПЛА позволяют осуществлять взлет по-самолетному, а посадку с помощью парашюта.
Стремительное развитие робототехники в современном мире неизбежно приведет к большой восстребованности профессии оператор беспилотных аппаратов гражданского применения. А это приведет к появлению новых учебных дисциплин, новых кафедр, курсов повышения квалификации в стенах «СибГУТИ», к дальнейшему развертыванию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на кафедрах, научных лабораториях, проведении заказных НИР и ОКР. Большое значение приобретут исследования по применению беспилотных летательных аппаратов в интересах народного хозяйства.
На наш взгляд, будет возрастать потребность в применении робототехники вообще, а воздушного базирования в особенности, в таких отраслях народного хозяйства как: сельское хозяйство (химобработка полей, охрана лесов, водоемов, внесение удобрений и т.д.); нефтегазовая промышленность (охрана нефтегазопроводов, разведка природных ископаемых и т.д.); аэрофотосъемка и кадастровые работы; МЧС (выявление чрезвычайных ситуаций, сбор информации); федеральная пограничная служба (охрана границы и выявление нарушителей); МВД (патрулирование автодорог, охрана объектов, помощь оперативной работе и т.д.); отрасли связи (ретрансляторы мобильной связи, мобильные узлы управления и связи в чрезвычайных обстоятельствах, как антенное устройство и т.д.) и во многих других областях.
В заключение хотелось бы высказать большую благодарность руководству университета, оказывающему всевозможную помощь студенческому конструкторскому бюро в оснащении необходимыми приборами, другим оборудованием и инструментами.
Надеюсь, что разработки СКБ университета привлекут внимание инвесторов, заинтересованных в развитии передовых технологий в своих отраслях. В свою очередь, можно с уверенностью сказать, что с помощью кафедр университета СКБ сможет решить любую задачу.
http://infosfera.sfo.ru/articles.php?cat_id=25&id=560
Беспилотная экспериментальная авиационная платформа
для решения учебных, научных и технологических
задач
при создании робототехнических систем народнохозяйственного и специального назначения
Развитие телекоммуникаций, нанотехнологий, микроэлектроники, телеуправления, цифровых и логических схем, искусственного интеллекта позволяют успешно развиваться новому инновационному направлению: дистанционно — и автономно управляемым устройствам — так называемым беспилотным аппаратам (БПА). К ним относятся аппараты, выполняющие различные научные и производственные задачи в воздухе и околоземном пространстве, на поверхности земли и под землей, в различных водных акваториях. В силу своих особенностей эти устройства находят широкое применение в различных отраслях деятельности, там, где непосредственное управление человеком опасно для жизни или дорого.Наибольшее распространение среди БПА получили летательные аппараты типа самолетов, вертолетов, и иных аэродинамических схем. Они используются в военных и гражданских целях для разведки, контроля территории, охраны границ, поиска неисправностей на протяженных линиях электропередач и нефтегазопроводов, регистрации лесных пожаров и незаконных порубок, охраны водных просторов и во многих других сферах деятельности общества. Способность БПЛА долго находится в полете на большой высоте позволяет использовать его как ретранслятор радиосигналов, дополняя возможности наземных и спутниковых систем, а также использовать БПЛА как аварийный узел связи при возникновении чрезвычайных ситуаций.
Разработка, проектирование и изготовление БПЛА, как новое наукоемкое и высокотехнологическое инновационное направление стало главным в деятельности студенческого конструкторского бюро Сибирского университета телекоммуникаций и информатики. Решать эти задачи можно в сотрудничестве с профильными кафедрами университета, опираясь на высококвалифицированный профессорско-преподавательский состав вуза.
В студенческом конструкторском бюро были разработаны и спроектированы летающие платформы двух аэродинамических схем для реализации программы БПА — одна традиционная самолетная, другая — оригинальной аэродинамической схемы с кольцевым крылом — «летающая тарелка». Экспериментальный беспилотный самолет традиционной аэродинамической схемы уже построен.
Целью разработок СКБ являются:
Учебно-методические, позволяющие студентам и аспирантам овладевать навыками и умениями научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ;
Учебно-научная — работа над инновационными проектами, каковыми являются разработки СКБ, позволяет студентам совершенствовать свои знания, полученные в вузе, совершать научные открытия и получать практические навыки по созданию аппаратуры;
Научные приложения:
- новые научные лаборатории и НИЦ;
- научная деятельность аспирантов;
- заказные НИР и ОКР;
- опытно-экспериментальные работы;
- исследования по применению БЛА в интересах народного хозяйства и силовых структур.
- системы связи;
- системы передачи информации;
- сетевые технологии.
Человечество вступило в эпоху постиндустриального развития, когда на первый план эффективности экономики той или иной страны выходят не количества выплавленной стали, тонны добытой нефти, угля и других природных ископаемых, а «прорывные» технологии в информационно-коммуникационной области. Без сомнения, в ближайшем будущем главным богатством любой страны мира будет обладание информационными ресурсами, контроль за их накоплением и распространением. Отсюда представляется особенно важным разработка и создание с помощью современных аппаратных и программных средств отечественной глобальной и региональной информационной решеток (ИР), с помощью которых органы власти, силовые структуры, иные заинтересованные организации будут иметь доступ к информационным ресурсам, проводить мониторинг территории, сбор и передачу данных. Такая ИР может быть использована как автономный пункт управления и связи отдельных территорий. В оборонных целях такая ИР способна отразить атаки возможного агрессора.Демонстрационный экспериментальный беспилотный летательный аппарат (ДЭ БПЛА) предназначен для опытной проверки и испытаний различной телекоммуникационной и связной аппаратуры в условиях реального применения, а также для отработки систем телеуправления, ориентации, пилотирования и искусственного интеллекта. ДЭ БПЛА может служить базовой платформой для моделирования работы аппаратных комплексов конкретного назначения и как демонстратор их применения.
При разработке, проектировании и изготовлении БПЛА, оснащенного телекоммуникационной и связной аппаратурой, студенты имеют возможность выполнять курсовые и дипломные работы по темам кафедр, на практике проверяя теоретическую часть своей работы в практической деятельности СКБ.
Ученые и преподаватели профильных кафедр вуза имеют возможность проводить научные исследования, внедрять свои разработки при проектировании и изготовлении ДЭ БПЛА». Так, кафедра радиотехнических систем (научный руководитель темы к.т.н. И.И. Резван) занимается разработкой интеллектуальных систем ориентации в пространстве и на местности применительно к разработанному СКБ БПЛА. Широкое участие в НИОКР СКБ принимают и другие кафедры университета.
В проектировании, разработке и изготовлении БПЛА используются многие современные технологические решения. Так, например, в проекте планера, силовой установки, при изготовлении аппаратных и программных средств используются достижения нанотехнологий, фотовольтаики, композитных материалов. Особое значение имеет разработка программных средств управления и контроля телекоммуникационными системами работы летательного аппарата.
Идея заняться перспективными интеллектуальными системами робототехники, возникла с момента рождения студенческого конструкторского бюро. В самом деле, являясь структурным подразделением Сибирского государственного университета телекоммуникаций и информатики, коллектив СКБ не мог не воспользоваться научным потенциалом одного из старейших вузов России. Как только был решен вопрос о размещении экспериментальной лаборатории, мы сразу приступили к воплощению идей в проект, рабочие чертежи. Все профильные кафедры университета в той или иной степени помогали и продолжают помогать нашему становлению и воплощению в готовый продукт нашей работы. В разные дни и месяцы в работе СКБ принимают участие десятки студентов и аспирантов вуза, несмотря на стесненность в помещениях. К февралю 2010 года беспилотный самолет, оснащенный аппаратурой дистанционного управления, видеокамерой с наземным комплексом отображения и записи информации, готов к полевым испытаниям. «На выходе» и БПЛА с нетрадиционной аэродинамической схемой («летающая тарелка»), полевые испытания которой запланированы на май 2010 года.
Система управления БПЛА имеет высокотехнологичное аппаратное и программное решение. В настоящее время используется радиоуправление, имеющееся в свободной продаже, в дальнейшем при решении задач конкретного заказчика, будет использоваться частотный радиоканал.Аварийное спасение БПЛА обеспечивается с помощью автоматической парашютной системы. Срабатывание происходит через систему датчиков, либо по команде с земли.
Управление полетом и решение конкретных задач происходит с помощью оператора наземной станции управления БПЛА, которая представляет собой передвижной (на базе автомобиля) командный узел управления БПЛА, оборудованный каналами связи: пультом управления полетом, видеомонитором, процессором оператора, системой отображения информации и другими аппаратными и программными средствами управления полетом. Автономный режим выполнения целеуказаний представляет собой набор инструментов, навигационных приборов, систем датчиков, систем искусственного интеллекта и других аппаратных средств, предназначенных для обеспечения выполнения поставленных оператором задач.
При разработке, проектировании и изготовлении БПЛА, в отличие от зарубежных аналогов, учитывались суровые климатические условия, при которых будет осуществляться эксплуатация БПЛА. Для размещения аппаратуры предусматривается сменная гондола, позволяющая размещать аппаратуру различного веса, габаритов и назначения.
Конструкция и взлетный вес БПЛА позволяют осуществлять взлет по-самолетному, а посадку с помощью парашюта.
Стремительное развитие робототехники в современном мире неизбежно приведет к большой восстребованности профессии оператор беспилотных аппаратов гражданского применения. А это приведет к появлению новых учебных дисциплин, новых кафедр, курсов повышения квалификации в стенах «СибГУТИ», к дальнейшему развертыванию научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ на кафедрах, научных лабораториях, проведении заказных НИР и ОКР. Большое значение приобретут исследования по применению беспилотных летательных аппаратов в интересах народного хозяйства.На наш взгляд, будет возрастать потребность в применении робототехники вообще, а воздушного базирования в особенности, в таких отраслях народного хозяйства как: сельское хозяйство (химобработка полей, охрана лесов, водоемов, внесение удобрений и т.д.); нефтегазовая промышленность (охрана нефтегазопроводов, разведка природных ископаемых и т.д.); аэрофотосъемка и кадастровые работы; МЧС (выявление чрезвычайных ситуаций, сбор информации); федеральная пограничная служба (охрана границы и выявление нарушителей); МВД (патрулирование автодорог, охрана объектов, помощь оперативной работе и т.д.); отрасли связи (ретрансляторы мобильной связи, мобильные узлы управления и связи в чрезвычайных обстоятельствах, как антенное устройство и т.д.) и во многих других областях.
В заключение хотелось бы высказать большую благодарность руководству университета, оказывающему всевозможную помощь студенческому конструкторскому бюро в оснащении необходимыми приборами, другим оборудованием и инструментами.
Надеюсь, что разработки СКБ университета привлекут внимание инвесторов, заинтересованных в развитии передовых технологий в своих отраслях. В свою очередь, можно с уверенностью сказать, что с помощью кафедр университета СКБ сможет решить любую задачу.
Начальник СКБ ГОУ ВПО «СибГУТИ.
В.В. Дмитриев
В.В. Дмитриев
Комментарии
Отправить комментарий